[發(fā)明專利]一種深紫外光學(xué)元件穩(wěn)定性的綜合測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010623885.2
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102175427A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李斌成
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 成金玉;賈玉忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對光學(xué)元件參數(shù)的測量方法及裝置，特別是深紫外光學(xué)元件性能穩(wěn)定性的測試方法及裝置。

背景技術(shù)

在超大規(guī)模集成電路的制造工藝過程中，準(zhǔn)分子激光光刻是最重要的工藝過程之一。目前半導(dǎo)體集成電路光刻設(shè)備所使用的主要激光光源為氟化氬準(zhǔn)分子激光器，輸出波長為193nm。在光刻機(jī)設(shè)備中，大量使用了深紫外光學(xué)元件，包括反射光學(xué)元件、透射光學(xué)元件、衰減光學(xué)元件等，用于對193nm激光束的整形、傳輸和控制。制備這些深紫外光學(xué)元件采用的光學(xué)材料主要為紫外級融石英和氟化鈣襯底和氟化物薄膜材料(氟化鎂、氟化鋁、氟化鑭等)，由這些材料制備的深紫外光學(xué)元件在193nm波長的深紫外激光長時間照射條件下，其材料內(nèi)部可能產(chǎn)生色心和其他的物理或化學(xué)過程，導(dǎo)致其光學(xué)性能將緩慢下降，直至災(zāi)難性損傷出現(xiàn)，光學(xué)元件使用壽命終結(jié)。因此測量和實時監(jiān)測深紫外光學(xué)元件在深紫外激光照射下光學(xué)性能的實時變化和長時間穩(wěn)定性對發(fā)展高光學(xué)性能、長使用壽命的深紫外光學(xué)元件，降低光刻設(shè)備的使用成本和集成電路芯片的制造成本具有重要意義。

測量深紫外光學(xué)性能穩(wěn)定性的常規(guī)手段是測量其吸收損耗在深紫外激光照射條件下的實時變化。目前測量光學(xué)元件吸收損耗的國際標(biāo)準(zhǔn)是激光量熱法(ISO11551：2003(E)-Test?method?for?absorptance?of?optical?laser?components)，其優(yōu)點是能直接測量光學(xué)元件吸收損耗絕對值(不需要定標(biāo))，測量靈敏度高(優(yōu)于10^-6-李斌成，熊勝明，H.Blaschke，等；激光量熱法測量光學(xué)薄膜微弱吸收，《中國激光》33：823(2006))，且裝置簡單，調(diào)節(jié)方便。缺點是光照射時間長，時間分辨率低，所測量結(jié)果僅反映光照射時間內(nèi)光學(xué)元件吸收損耗的平均值，不能分辨吸收損耗的實時、快速變化。而光熱技術(shù)，包括表面熱透鏡技術(shù)、透射式熱透鏡技術(shù)、光熱偏轉(zhuǎn)技術(shù)等(B.Li，S.Martin，and?E.Welsch，Pulsed?top-hat?beam?thermal?lens?measurement?on?ultraviolet?dielectric?coatings，Opt.Lett.24，1398(1999)；C.Muehlig，W.Triebel，S.Kufert，and?S.Bublitz，Characterization?of?low?losses?in?optical?thin?films?and?materials，Appl.Opt.47，C135(2008))，用于光學(xué)元件的吸收損耗測量具有非常高的時間分辨率，但其定標(biāo)困難，通常為相對測量。而激光量熱?與光熱聯(lián)合技術(shù)(李斌成，中國發(fā)明專利“一種同時測量光學(xué)元件吸收損耗和表面熱變形量的方法”，申請?zhí)枺?00610165084.X，授權(quán)公告號：CN1971233B，授權(quán)公告日：2010.05.19；B.Li，H.Blaschke，and?D.Ristau，Combined?laser?calorimetry?and?photothermal?technique?for?absorption?measurement?of?optical?coating

另外，激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)是測量深紫外光學(xué)元件在深紫外激光照射條件下性能穩(wěn)定性的又一技術(shù)手段。由于深紫外光學(xué)元件的激光誘導(dǎo)熒光強(qiáng)度及其光譜特性與深紫外光學(xué)材料內(nèi)的雜質(zhì)、深紫外激光照射形成的色心等因素有關(guān)，通過監(jiān)測深紫外光學(xué)元件在深紫外激光照射產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度和光譜特性的實時變化情況，可以評估深紫外激光照射對深紫外光學(xué)元件產(chǎn)生的影響，從而分析深紫外光學(xué)元件的性能穩(wěn)定性。

上述吸收損耗的實時監(jiān)測技術(shù)和激光誘導(dǎo)熒光的實時測量技術(shù)雖然能提供深紫外光學(xué)元件在深紫外激光照射情況下的性能穩(wěn)定性信息，但均有一定的片面性。吸收損耗主要反映的是深紫外光學(xué)元件的宏觀特性，而激光誘導(dǎo)熒光強(qiáng)度和光譜特性主要反映的是深紫外光學(xué)元件的微觀特性，通過單一信息分析深紫外光學(xué)元件的性能穩(wěn)定性具有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能同時監(jiān)測深紫外光學(xué)元件在深紫外激光照射條件下吸收損耗和激光誘導(dǎo)熒光的實時變化特性的綜合測試方法，為綜合評估深紫外光學(xué)元件的光學(xué)性能穩(wěn)定性提供技術(shù)手段。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：深紫外光學(xué)元件穩(wěn)定性的綜合測試方法及裝置，其特點在于步驟如下：